KR20090033065A - Method for correcting erroneous results of measurement in biosensors and apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

A method for correcting erroneous results of biosensors is provided to measure exact blood-sugar density and secure accuracy, stability and profitability by using an existing test strip. A method for correcting erroneous results of biosensors comprises the following steps of: applying a first voltage to a voltage generating unit(12) when a blood sample is prepared to a test strip(10); obtaining a current value within one second from the moment the first voltage is applied by MCU(Micro Controller Unit)(16) and calculating hematocrit value(Hct(%)) using the obtained current value; applying a second voltage to the test strip by the voltage generating unit; obtaining the current value within a predetermined time from the moment the second voltage is applied by the MCU and calculating blood-sugar density using the obtained current value; and correcting the blood-sugar density using the hematocrit value.

Description

바이오센서 측정결과 오류의 보정방법 및 이를 이용한 장치{Method for correcting Erroneous Results of Measurement in biosensors and Apparatus using the same}Method for correcting error of biosensor measurement result and device using same {Method for correcting Erroneous Results of Measurement in biosensors and Apparatus using the same}

도 1은 혈당 측정 시에 사용되는 생화학적 테스트 스트립의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a biochemical test strip used in measuring blood glucose.

도 2는 본 발명에 따른 혈당 측정 장치의 전체시스템의 구성도이다. 2 is a block diagram of the entire system of a blood glucose measurement apparatus according to the present invention.

도 3은 헤마토크릿의 농도별로, 저·중·고농도의 혈당을 갖는 혈액의 시간에 따른 전류량의 변화 출력파형을 각각 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the output waveform of the change in the amount of current with time of blood having low, medium and high blood sugar concentrations for each concentration of hematocrit.

도 4는 헤마토크릿의 농도별로, 저·중·고농도의 혈당을 갖는 혈액의 1초 이내의 시간에 따른 전류량의 변화 출력파형을 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing the change output waveform of the amount of current with time within 1 second of blood having low, medium and high concentrations of blood for each concentration of hematocrit.

도 5는 본 발명에 따른 수식에 의해 헤마토크릿의 영향을 보정하기 전과 보정한 후의 혈당값의 분포도를 나타낸 그래프이다. Figure 5 is a graph showing the distribution of blood glucose values before and after correcting the effect of hematocrit by the formula according to the present invention.

도 6은 본 발명의 한 구체예에 따른 테스트 스트립이 삽입된 바이오센서이다.6 is a biosensor with a test strip inserted according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *Brief description of the main symbols in the drawing

10 : 테스트 스트립 11 : 메모리10: test strip 11: memory

12 : 전압발생장치 13 : A/D 컨버터12: voltage generator 13: A / D converter

14 : 타임회로 15 : 혈액인지장치14: time circuit 15: blood recognition device

16 : MCU 17 : 온도센서16: MCU 17: temperature sensor

18 : LCD 20 : 바이오 센서 18: LCD 20: biosensor

101 : 기준 전극 102 : 작업 전극101: reference electrode 102: working electrode

103 : 전기화학적 물질 201 : 디스플레이 보호판103: electrochemical material 201: display protective plate

202 : 스위치 202: switch

발명의 분야Field of invention

본 발명은 바이오센서의 측정결과 오류의 보정방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 생화학적 테스트 스트립(test strip)을 이용하여 혈액 내 생체물질을 정량분석하는 경우에, 헤마토크릿(hematocrit) 및 습도에 의해 유발되는 측정값의 오차를 보정하는 바이오센서에서의 측정결과 오류의 보정방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for correcting a measurement result error of a biosensor and an apparatus using the same. More specifically, the present invention is a measurement in a biosensor that corrects the error of measured values caused by hematocrit and humidity when quantitatively analyzing biomaterials in blood using a biochemical test strip The present invention relates to a method of correcting an error and a device using the same.

발명의 배경Background of the Invention

본 발명은 생화학적 테스트 스트립을 이용한 혈액 내 생체물질을 측정하는 장치에서 그 측정의 정확성을 향상시키는 방법과 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for improving the accuracy of the measurement in an apparatus for measuring a biomaterial in blood using a biochemical test strip.

혈액 내 생체물질을 측정하는 경우 헤마토크릿, 습도, 온도 및 간섭물질 등은 혈액 내 혈당 측정값에 대한 정확성에 영향을 미치는 물질들로 알려져 있다. 상기 혈당을 측정하는데 있어서 온도가 가장 큰 영향을 주지만 대부분의 측정 장치에서 온도에 대한 보정은 행하여지고 있다. 온도 다음으로 측정 수치에 영향을 주는 팩터(factor)인 헤마토크릿에 대한 보정 방법에 대해서는 많은 연구가 이루어지고 있으나, 그 성과는 미미한 수준이고, 헤마토크릿 및 습도에 대한 보정 방법을 채용하는 혈당 측정 장치는 아직 구현되지 않은 실정이다.When measuring biomaterials in blood, hematocrit, humidity, temperature, and interferences are known to affect the accuracy of blood glucose measurements. Although temperature has the greatest influence on measuring the blood glucose, correction of the temperature has been performed in most measuring devices. Although many studies have been conducted on the method of calibrating hematocrit, which is a factor that affects the measured value after temperature, the results are insignificant, and the blood glucose measuring apparatus employing the method of calibrating hematocrit and humidity is still unsatisfactory. It is not implemented.

본 발명에서 헤마토크릿(hematocrit: Hct)이란 적혈구가 혈액 내에서 차지하는 용적률을 %값으로 표시한 것을 말한다. 또한 습도는 테스트 스트립에 흡수되는 수분의 함유량을 의미한다. 연구된 결과에 의하면, 정상인의 헤마토크릿 수치는 35∼45%인 것으로 알려져 있다. 그러나 임산부, 신생아나, 또는 흡연이나 그 외의 요인에 의해 헤마토크릿의 수치가 높거나(60% 이상), 빈혈 등의 질병 및 그 외의 요인에 의해 헤마토크릿의 수치가 정상인보다 낮은 경우(30% 이하)에는 헤마토크릿의 영향이 측정결과에 크게 영향을 미친다.In the present invention, hematocrit (Hct) refers to a volume ratio of red blood cells in the blood expressed in%. Humidity also means the amount of moisture absorbed in the test strip. Studies have shown that normal hematocrit levels are 35-45%. However, if the level of hematocrit is high (60% or higher) due to pregnant women, newborns, smoking or other factors, or the hematocrit level is lower than normal (30% or less) due to diseases such as anemia and other factors. The effect of hematocrit greatly affects the measurement results.

상기 요소들의 영향을 배제하기 위하여 많은 연구들이 이루어지고 있다. 이 중 가장 활발하게 연구가 이루어지는 부분이 온도 및 헤마토크릿에 의한 영향을 줄이고자 하는 부분이다. 그러나 현재까지 의료기기 분야에서 볼 수 있는 혈당 측정 장치에서 헤마토크릿에 의한 측정값의 영향을 보정하는 알고리즘은 연구개발 사례가 많지 않다. Many studies have been made to rule out the effects of these factors. The most active research is to reduce the effects of temperature and hematocrit. However, there are not many research and development examples of algorithms for correcting the effects of hematocrit in the blood glucose measurement apparatus found in medical devices.

지금까지 연구되어 온 헤마토크릿 보정 방법 및 헤마토크릿 측정 방법은 미국특허 제2,656,508호의 Wallace H. Coulter가 주창한 전기저항법(Coulter Principle)으로부터 시작된다. 현재까지 연구되어온 헤마토크릿 수치를 측정하는 방법은 광센서(Optical sensor)나 초음파를 이용하는 등의 비관혈적(non-invasive)인 방법을 제외하면 크게 저항측정법이나 전도도 측정법으로 나누어지며, 이 두 가지의 측정법은 대부분 상기 전기저항법을 근거로 하고 있다.The method for calibrating hematocrit and the method for measuring hematocrit, which have been studied so far, start with the Coulter Principle, advocated by Wallace H. Coulter of US Pat. No. 2,656,508. The methods for measuring hematocrit levels that have been studied so far are largely divided into resistance measurement or conductivity measurement, except for non-invasive methods such as using optical sensors or ultrasonic waves. Is mostly based on the above electrical resistance method.

미국특허 제3,250,987호에는 혈액을 희석시킨 후에 적혈구가 어떤 범위의 주파수에서는 전기적 부도체로 작용한다는 점을 이용하여 교류전원을 가해주어서 희석된 혈액의 전도성을 측정하였다. 측정된 전도성으로부터 적혈구의 총량을 계산하여 헤마토크릿 수치를 계산하였다.In US Patent No. 3,250,987, the conductivity of diluted blood was measured by applying an alternating current power, using red blood cells acting as electrical insulators at a range of frequencies after diluting the blood. The hematocrit level was calculated by calculating the total amount of red blood cells from the measured conductivity.

미국특허 제3,828,260호에는 혈중 혈구성분을 하나의 저항으로 보고, 혈액을 희석시킨 후에 작은 관을 통과시켜서 적혈구가 관을 통과할 때 저항의 증가로 전류량이 변하는 것을 이용하여 헤마토크릿 수치를 계산하였다.In US Patent No. 3,828,260, hematocrit was calculated using blood cell components as a single resistance, diluting blood, and passing a small tube to allow red blood cells to pass through the tube to change the amount of current as the resistance increased.

미국특허 제4,547,735호에는 전극이 좁은 공간의 위쪽 및 아래쪽에 위치한 헤마토크릿 측정기를 설명하고 있다. 혈액 샘플이 측정기에 삽입되면 샘플 처리 과정에서 측정되는 혈액의 저항성분의 변화량을 측정하여 헤마토크릿 수치를 계산하였다.US Pat. No. 4,547,735 describes a hematocrit meter with electrodes located above and below a narrow space. When the blood sample was inserted into the measuring device, hematocrit levels were calculated by measuring the amount of change in the resistance component of blood measured during the sample processing.

미국특허 제5,385,846호에는 전기화학적 센서 스트립(sensor strip)을 사용 하여 혈액의 전도성을 이용하여 헤마토크릿을 측정하였다. 혈액이 스트립에 들어오고 나서 20초 후에 500㎷를 인가하여 준다. 혈액 샘플이 스트립의 반응물을 수화시킨 후에 전압을 인가하면 전류량 측정법에 의해 출력된 전류로 헤마토크릿을 계산하였다.In US Patent No. 5,385,846, hematocrit was measured using the conductivity of blood using an electrochemical sensor strip. 20 seconds after the blood enters the strip, apply 500 ㎷. After the blood sample hydrated the reactants of the strip and applied voltage, hematocrit was calculated as the current output by amperometric measurement.

그러나 상기 발명들은 혈액 내 생체물질을 측정하는데 있어서 헤마토크릿의 보정시간이 오래 걸리고, 그 정확성이 낮으며, 정맥혈과 모세혈을 구별하여 오차를 보정할 수 없다. 결과적으로 혈액 내 생체물질을 비교적 오랜 시간동안 측정하였음에도 불구하고 헤마토크릿 및 습도 등에 의한 오류를 포함한 수치를 얻게 되어서 생체 내 임상상태를 정확히 알 수 없는 단점이 있다. However, the above inventions take a long time to calibrate the hematocrit in measuring the biomaterial in the blood, have low accuracy, and cannot correct the error by distinguishing venous blood from capillary blood. As a result, even though the measurement of the biological material in the blood for a relatively long time, the numerical value including the error due to hematocrit and humidity, etc. is obtained, there is a disadvantage that the exact clinical state of the living body is not known.

한편, 대한민국 특허 제10-591246호 "전기화학적 바이오센서용 테스트 스트립"은 혈구 간섭 보정제를 사용하여 적혈구의 용적률 간섭을 효과적으로 보상할 수 있는 전기화학적 바이오센서용 테스트스트립을 개시하고 있다.Meanwhile, Korean Patent No. 10-591246 "Test Strip for Electrochemical Biosensor" discloses a test strip for electrochemical biosensors that can effectively compensate for volumetric interference of erythrocytes using a blood cell interference correction agent.

그러나 상기 발명은 혈구 간섭 보정제를 사용하여 적혈구를 화학적으로 용해시켜 기존의 방법보다 헤마토크릿의 영향을 줄이는 장점은 있으나, 혈액이 테스트 스트립에 주입될 때에는 혈구가 파괴된 것이 아니어서, 테스트 스트립에 들어온 혈액의 양이 실제 적혈구가 분해되기 전과 비교하여 다르다는 문제점이 있다.However, the present invention has the advantage of reducing the effect of hematocrit by chemically dissolving red blood cells using a blood cell interference correction agent, compared to the conventional method, but when blood is injected into the test strips, the blood cells are not destroyed, so There is a problem that the amount of blood is different compared to before the actual red blood cells are broken down.

뿐만 아니라, 전기화학 방식의 생체물질 분석 시스템에는 미디에이터(mediator)가 반드시 필요한데, 상기 발명과 같이 테스트 스트립에 혈구 보정제를 함께 사용하게 되면 시간이 지남에 따라 상기 혈구 보정제가 미디에이터를 산화시키게 되므로 장시간 안정성(long-time stability)이 낮아진다는 단점이 있다.In addition, an electrochemical biomaterial analysis system requires a mediator, and when using a blood cell corrector on a test strip as described above, the blood cell corrector oxidizes the mediator over time. The disadvantage is that the long-time stability is lowered.

이와 같이, 기존의 생체물질 측정방법 및 장치는 개개인의 헤마토크릿의 크기의 차이에도 불구하고, 보정시간이 오래 걸리거나 정확도가 낮은 문제점이 있고, 혈구 자체를 파괴하여 생체물질을 측정하는 방법을 채용하여 혈액 내 생체물질 자체의 양을 정확히 측정할 수 없는 문제가 있는 등 헤마토크릿에 의한 오차를 보정하기에 효과적이지 않았다. As described above, the conventional biomaterial measuring method and apparatus has a problem that it takes a long time or has a low accuracy, despite the difference in the size of the individual hematocrit, and adopts a method of measuring the biomaterial by destroying blood cells itself. It was not effective to correct the error caused by hematocrit, such as the problem of not being able to accurately measure the amount of biomaterial itself in the blood.

한편, 정맥혈의 경우 생체물질의 측정값이 기준보다 낮은 경향이 있고, 모세혈의 경우 생체물질의 측정값이 기준보다 높은 경향이 있는데 기존의 측정방법으로는 이에 대한 보정도 행할 수 없었다.Meanwhile, in the case of venous blood, the measured value of the biological material tends to be lower than the reference value, and in the case of capillary blood, the measured value of the biological material tends to be higher than the reference value.

이에 본 발명자는 종래의 문제점들을 해결하고자 바이오센서에서 헤마토크릿의 오차를 보정하는 수식을 포함한 보정방법을 제공하여 보다 정확한 혈당 측정을 할 수 있고, 혈액 샘플이 정맥혈인지 모세혈인지를 구분하여 혈액 종류에 따른 측정값의 오차도 보정할 수 있으며, 기존의 테스트 스트립을 그대로 이용하기 때문에 장시간 안정성에 문제가 없고, 추가적인 시약이나 장치 없이 보정할 수 있어 경제적인 이점도 가지는 본 발명을 개발하기에 이른 것이다. The present inventors can provide a correction method including a formula for correcting the error of the hematocrit in the biosensor to solve the conventional problems, it is possible to measure blood glucose more accurately, and to distinguish whether the blood sample is venous blood or capillary blood According to the present invention, the error of the measured value can be corrected, and since the existing test strip is used as it is, there is no problem of long-term stability, and it can be corrected without additional reagents or devices.

본 발명의 목적은 전기화학적 테스트 스트립에 흐르는 출력 전류량의 변화를 분석하여 전류와 헤마토크릿 수치와의 상관관계를 규명하여 혈당 농도 측정에서 생기는 오류를 보정하는 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method for correcting an error occurring in blood glucose concentration measurement by analyzing a change in the amount of output current flowing through an electrochemical test strip and identifying a correlation between the current and the hematocrit level.

본 발명의 다른 목적은 바이오센서에서 헤마토크릿에 의한 측정값의 오차를 보정할 수 있는 알고리즘을 제공하여 정확한 혈당 농도를 측정할 수 있는 방법 및 이를 이용한 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for measuring an accurate blood glucose level and an apparatus using the same by providing an algorithm that can correct an error of a measured value by a hematocrit in a biosensor.

본 발명의 또다른 목적은 혈액 샘플이 모세혈인지 또는 정맥혈인지를 구분하고 혈액 종류에 따른 바이오센서 측정결과의 오류를 보정하는 방법 및 이를 이용한 장치를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for distinguishing whether a blood sample is capillary or venous blood and correcting an error in a biosensor measurement result according to blood type, and an apparatus using the same.

본 발명의 또다른 목적은 헤마토크릿 및 습도에 의한 측정결과의 오류를 보정하는 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for correcting errors in measurement results due to hematocrit and humidity.

본 발명의 또다른 목적은 기존의 테스트 스트립을 그대로 이용할 수 있기 때문에 안정성 및 경제적인 이점을 가지는 바이오센서의 오류를 보정하는 방법을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for compensating for errors in a biosensor having stability and economical advantages since the existing test strip can be used as it is.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명에 따른 바이오센서의 측정결과 오류의 보정방법은 (a) 테스트 스트립(10)에 혈액 샘플이 흡입되면 전압발생장치(12)가 제1전압을 테스트 스트립(10)에 인가하고, 상기 테스트 스트립(10)을 통과하여 발생된 전류를 전압으로 변환하고, 상기 변환된 전압을 A/D 컨버터(13)로 디지털 변환한 후 MCU(Micro Controller Unit)(16)에 의해 상기 전압발생장치(12)에서 전압이 인가된 시간으로부터 1초 이 내의 전류 값을 이용하여 헤마토크릿 값을 계산하는 단계; (b) 상기 헤마토크릿 값을 계산한 후 상기 전압발생장치(12)는 즉시 또는 일정시간이 경과한 후 제2전압을 상기 테스트 스트립(10)에 인가하고, 상기 테스트 스트립(10)을 통과하여 발생된 전류를 전압으로 변환하고, 상기 변환된 전압을 상기 A/D 컨버터(13)로 디지털 변환한 후 상기 MCU(Micro Controller Unit)(16)에 의해 상기 전압발생장치(12)로부터 제2전압을 인가한 시간 중 소정 시간 이내의 전류 값을 이용하여 혈액 내 생체물질의 농도를 계산하는 단계; 및 (c) (b)단계에서 계산된 혈액 내 생체물질의 농도를 (a)단계에서 계산된 헤마토크릿 값을 이용하여 보정하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the method for correcting a measurement result error of the biosensor according to the present invention, (a) when a blood sample is sucked into the test strip 10, the voltage generator 12 applies a first voltage to the test strip 10, and the test is performed. The current generated through the strip 10 is converted into a voltage, and the converted voltage is digitally converted into the A / D converter 13 and then the voltage generator 12 is executed by the MCU (Micro Controller Unit) 16. Calculating a hematocrit value using the current value within 1 second from the time when the voltage is applied; (b) After calculating the hematocrit value, the voltage generator 12 applies the second voltage to the test strip 10 immediately or after a predetermined time elapses, and then passes through the test strip 10 to generate the hematocrit. Converts the current into a voltage, converts the converted voltage into the A / D converter 13, and then converts the second voltage from the voltage generator 12 by the microcontroller unit 16. Calculating a concentration of the biomaterial in the blood by using a current value within a predetermined time of the applied time; And (c) correcting the concentration of the biomaterial in the blood calculated in step (b) using the hematocrit value calculated in step (a).

또한 본 발명의 바이오센서의 측정결과 오류의 보정방법을 수행하는 바이오센서는 혈액 내 생체물질을 측정하기 위한 테스트 스트립(10), 전압을 발생시키는 전압발생장치(12), 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 컨버터(13), A/D 컨버터(13)를 제어하고, 혈액이 테스트 스트립(10)에 흡입되었는지 판별하는 혈액인지장치(15), A/D 컨버터(13)의 값을 읽고 그 값에 대한 보정을 수행하는 프로그램을 저장, 제어 및 연산하는 MCU(16), 전압발생장치(12) 및 MCU(16)로 하여금 일정 시간 내에 A/D 컨버터(13)의 값을 읽게 하는 타임회로(14), 보정된 생체물질의 값을 표시하는 LCD(18) 및 LCD(18)에 표시된 값을 저장하는 메모리(11)로 이루어진다.In addition, the biosensor performing the method of correcting the error of the measurement result of the biosensor of the present invention is a test strip 10 for measuring the biological material in the blood, the voltage generator 12 for generating a voltage, the analog value measured digital Of the blood recognition device 15 and the A / D converter 13 which control the A / D converter 13 and the A / D converter 13 that convert the value to the value and determine whether the blood is sucked into the test strip 10. The MCU 16, the voltage generator 12, and the MCU 16, which store, control, and calculate a program that reads a value and performs a correction on the value, cause the MCU 16, the voltage generator 12, and the MCU 16 to store the value of the A / D converter 13 within a predetermined time. A time circuit 14 for reading, an LCD 18 for displaying the value of the corrected biomaterial and a memory 11 for storing the value displayed on the LCD 18.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the contents of the present invention.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명Detailed Description of the Invention

본 발명은 바이오센서에서 헤마토크릿 및 습도에 의해 생기는 측정결과 오류를 보정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 혈당 농도 측정에 있어서 생기는 실제값과의 차이를 수치상으로 보정함으로써 혈당 농도 측정에서의 오류를 정확하고 간단하게 시정하는 보정방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for correcting a measurement result error caused by hematocrit and humidity in a biosensor. The present invention relates to a method for correcting an error in a blood glucose level by numerically correcting a difference from an actual value generated in a blood glucose level measurement. It relates to a simple correction method and a device using the same.

도 1은 혈당 측정 시에 사용되는 생화학적 테스트 스트립의 개략적인 사시도이다. 상기 테스트 스트립은 작업 전극(Working electrode)(102)과 기준 전극(Reference electrode)(101)의 두 가지 전극을 포함한다. 테스트 스트립의 아래쪽에는 두 전극 위로 전기화학적 물질(103)이 띠 모양으로 한 층을 이루면서 통과하고 있으며, 전기화학적 물질은 글루코오스 옥시다아제(Glucose Oxidase)와 칼륨 페리시아나이드(Potasium Ferricyanide)로 구성된다. 상기 물질 위로 혈액을 주입하면 혈액이 상기 물질들을 수화시키면서 산화ㆍ환원 반응을 일으키게 된다. 상기 수화된 물질에 전기를 가하여 전위차가 발생하게 되면 최종적으로 혈액 중에 포함된 혈당의 농도에 비례하는 양의 전자가 테스트 스트립의 전극에서 나오게 된다. 상기 전자는 외부에서 입력된 구동 전압에 의하여 이동하여 전류를 형성한다.1 is a schematic perspective view of a biochemical test strip used in measuring blood glucose. The test strip includes two electrodes, a working electrode 102 and a reference electrode 101. At the bottom of the test strip, an electrochemical material 103 passes through the two electrodes in a band-like layer. The electrochemical material is composed of glucose oxidase and potassium ferricyanide. Injecting blood over the substance causes the blood to oxidize and reduce the oxidizing and reducing reaction. When electric potential is generated by applying electricity to the hydrated material, electrons in proportion to the concentration of blood glucose contained in blood are finally emitted from the electrode of the test strip. The electrons move by the driving voltage input from the outside to form a current.

도 2는 본 발명에 따른 혈당 측정 장치의 전체시스템의 구성도이다. 2 is a block diagram of the entire system of a blood glucose measurement apparatus according to the present invention.

본 발명의 혈당 측정 장치의 헤마토크릿 측정 및 헤마토크릿의 보정방법 및 장치의 작동 매커니즘은 다음과 같다. 먼저 혈당 측정 장치는 혈액을 주입하라는 표시를 하게 된다. 혈액인지장치(15)는 A/D 컨버터(13)의 값을 읽게 된다. 상기 A/D 컨버터(13)의 값이 일정한 값을 넘어서면 혈액이 테스트스트립(10)에 흡입되었다고 판별하고, 타임회로(14)를 작동시켜 테스트를 시작한다. 이 때, 전압발생장치(12)가 동작을 시작하고, 상기 전압발생장치(12)는 10 내지 150㎷의 전압(제1전압), 바람직하게는 40 내지 120㎷의 전압을 발생시킨다. 상기 타임회로(14)는 상기 전압발생장치(12)에서 전압이 인가된 시간으로부터 1초 이내, 바람직하게는 200 내지 550msec, 더욱 바람직하게는 450 내지 530msec 이내에 MCU(16)가 A/D 컨버터(13)의 전압 값을 읽어 들이도록 한다. 상기 읽어 들인 전압 값은 전류 값으로 변환되고, MCU(16)에 저장된 전류-헤마토크릿 변환 수식에 의하여 헤마토크릿을 계산한다.The hematocrit measurement and hematocrit correction method of the blood glucose measurement apparatus of the present invention and the operation mechanism of the apparatus are as follows. First, the blood glucose meter displays an indication to inject blood. The blood recognition device 15 reads the value of the A / D converter 13. When the value of the A / D converter 13 exceeds a certain value, it is determined that blood has been sucked into the test strip 10, and the time circuit 14 is operated to start the test. At this time, the voltage generator 12 starts to operate, and the voltage generator 12 generates a voltage of 10 to 150 kV (first voltage), preferably of 40 to 120 kV. The time circuit 14 is a microcontroller (A / D converter) within 1 second from the time the voltage is applied in the voltage generator 12, preferably 200 to 550msec, more preferably 450 to 530msec. Read the voltage value of 13). The read voltage value is converted into a current value, and the hematocrit is calculated by the current-hematocrit conversion equation stored in the MCU 16.

상기 헤마토크릿을 계산한 시간으로부터 0.1 내지 2.5초 후에, 바람직하게는 1.5초 후에 타임회로(14)는 전압발생장치(12)로 하여금 200 내지 600㎷의 전압(제2전압), 바람직하게는 250 내지 350㎷의 전압을 발생시키도록 한다. 상기 제2전압이 발생한 시간으로부터 즉시 또는 일정시간이 경과한 후에 타임회로(14)는 MCU(16)로 하여금 A/D 컨버터(13)의 전압 값을 읽게 한다. 상기 전압 값을 읽는 시간은 제2전압이 발생한 시간으로부터 바람직하게는 3초 중 최종 1초, 더욱 바람직하게는 최종 0.5초로 한다. 다만 상기 A/D 컨버터(13)의 전압 값을 읽는 시간의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. 0.1 to 2.5 seconds after the time for calculating the hematocrit, preferably 1.5 seconds, the time circuit 14 causes the voltage generator 12 to generate a voltage of 200 to 600 kV (second voltage), preferably 250 to Generate a voltage of 350 kW. Immediately or after a predetermined time elapses from the time when the second voltage occurs, the time circuit 14 causes the MCU 16 to read the voltage value of the A / D converter 13. The time for reading the voltage value is preferably the last 1 second, more preferably the last 0.5 seconds of 3 seconds from the time when the second voltage occurs. However, a simple modification or change in the time of reading the voltage value of the A / D converter 13 can be easily carried out by a person skilled in the art, and all such modifications or changes are within the scope of the present invention. It can be considered to be included.

상기 읽어 들인 A/D 컨버터(13)의 전압 값은 MCU에 저장된 본 발명의 전류-헤마토크릿 수식에 의해서 전류에 따른 값으로 변환된다. 상기 전류-헤마토크릿 수 식에 대하여는 하기에 상세히 설명하도록 한다. 상기에서 계산된 헤마토크릿 값은 상기 헤마토크릿 값을 포함한 보정 식에 의해서 계산되어 헤마토크릿에 의한 오류를 보정하게 되는 것이다. The voltage value of the read-out A / D converter 13 is converted into a value according to the current by the current-hematocrit equation of the present invention stored in the MCU. The current-hematocrit equation will be described in detail below. The calculated hematocrit value is calculated by a correction formula including the hematocrit value to correct the error caused by the hematocrit.

혈액 내 헤마토크릿이 본 발명에서 사용하는 전기화학적 테스트 스트립과 어떠한 반응을 일으키는가는 현재로선 알 수 없기 때문에 근본적으로 헤마토크릿에 의한 오차를 분석하기는 쉽지 않다. 또한 본 발명에서 이루고자 하는 목적이 단순한 헤마토크릿 측정만을 목적으로 하는 테스트 스트립을 사용하는 것이 아니라 혈액 내의 생체물질을 측정하는 것이 주목적인 테스트 스트립을 사용하여 헤마토크릿에 의한 영향을 보정하는 것이기 때문에 헤마토크릿과 테스트 스트립의 전기화학적 물질 사이의 상관관계를 분석하는 것이 중요하다. 즉, 혈액 샘플 내의 글루코오스와 테스트 스트립의 전기화학적 물질이 반응하여 얻어지는 출력 전류량의 변화를 분석하여 전류와 혈액의 헤마토크릿 수치와의 상관관계를 규명하는 것이 필요하다. Basically, it is not easy to analyze the error caused by hematocrit because it is not known at present how the hematocrit in the blood reacts with the electrochemical test strip used in the present invention. In addition, since the purpose of the present invention is not to use a test strip for the purpose of simple hematocrit measurement, but to measure the biomaterials in the blood to compensate for the effects of hematocrit using a test strip whose main purpose is to measure hematocrit and test strip It is important to analyze the correlation between the electrochemical materials. In other words, it is necessary to analyze the change in the amount of output current obtained by the reaction of glucose in the blood sample with the electrochemical material of the test strip to examine the correlation between the current and the hematocrit level of the blood.

이를 위하여 본 발명은 전기화학적인 기법 중의 하나인 전류량 측정법(Amperometry)을 사용한다. 전기화학적 혼합물의 기준전압은 그 혼합물의 에너지 레벨에 따라서 결정되며, 전기화학적인 혼합물을 포함한 용액에 기준전압보다 높은 전위를 전극에 가해주게 되면 전자를 외부로 방출하는 산화작용이 일어나게 된다. 반대로 기준전압보다 낮은 음전위를 가해주면 그 역과정인 환원작용이 일어난다. 상기 전류량 측정법은 일정한 전기화학적 혼합물에 일정한 전기를 가하여 전위차가 발생하도록 한 후에 전자의 양에 비례하는 출력 전류량의 변화를 측정하여 혼합물 내부에 원하는 물질의 양을 조사하는 방법이다.To this end, the present invention uses amperometry, one of electrochemical techniques. The reference voltage of the electrochemical mixture is determined according to the energy level of the mixture, and when a potential higher than the reference voltage is applied to the electrode containing the electrochemical mixture, oxidation occurs to release electrons to the outside. On the contrary, if a negative potential lower than the reference voltage is applied, the reverse process, the reduction effect occurs. The current measuring method is a method of investigating the amount of a desired material inside the mixture by measuring a change in the output current amount in proportion to the amount of electrons after applying a constant electricity to a certain electrochemical mixture to generate a potential difference.

본 발명에서 테스트 스트립의 전극에 부착되어 있는 전기화학적 혼합물과 혈액 사이에 일어나는 산화ㆍ환원과정에서 발생되는 전류의 변화량은 혈액의 헤마토크릿 수치와 상관관계가 있다. 이러한 상관관계를 규명하기 위해 하기와 같은 작업을 수행한다. In the present invention, the amount of change in the current generated during the oxidation / reduction process between the electrochemical mixture attached to the electrode of the test strip and the blood is correlated with the hematocrit level of the blood. To identify these correlations, we do the following:

먼저 테스트 스트립의 작업전극과 기준전극 사이에 제1전압으로 50㎷를 인가하고, 500msec 시점에서 A/D 컨버터(A/D Converter)로 전압 값을 디지털 변환한다. 상기 전압 값은 MCU(16)에 의하여 전류 값으로 변환된 후 정맥혈과 모세혈을 구별하고자 하는 지표로 사용한다. 정맥혈과 모세혈을 구별하는 방법은 하기에 상세히 설명한다. 이 후 1.5초간 작동전극과 기준전극 사이에 전압을 인가하지 않고, 그 후 3초간 제2전압으로 300㎷의 전압을 인가한다. A/D 컨버터에 의해 300㎷가 인가되는 3초 중 최종 0.5초 동안의 전압 값을 디지털 변환된 값으로 읽어온다. 이 구간에서 실제 테스트 스트립의 작업 전극에 흐르는 전류는 하기 수식 1과 같이 계산하며 그 결과 도 3 및 도 4에 표시된 그래프를 얻을 수 있다. 하기 수식 1에서 OP 앰프에 걸린 저항은 장치에 영향을 받는 팩터로, 본 발명의 기술 분야의 평균적 기술자에 의하여 용이하게 변경될 수 있다. First, 50 mA is applied as the first voltage between the working electrode and the reference electrode of the test strip, and the voltage value is digitally converted by the A / D converter at 500 msec. The voltage value is converted into a current value by the MCU 16 and then used as an indicator for distinguishing venous blood and capillary blood. The method of distinguishing venous blood and capillary blood is described in detail below. Thereafter, no voltage is applied between the working electrode and the reference electrode for 1.5 seconds, and then a voltage of 300 mA is applied as the second voltage for 3 seconds. The voltage value for the last 0.5 seconds of the 3 seconds applied by the A / D converter is read as a digitally converted value. In this section, the current flowing in the working electrode of the actual test strip is calculated as in Equation 1 below, and as a result, the graphs shown in FIGS. 3 and 4 can be obtained. In the following Equation 1, the resistance applied to the OP amplifier is a factor affected by the device, and can be easily changed by an average person skilled in the art.

Figure 112008067589939-PAT00001
Figure 112008067589939-PAT00001

도 3은 헤마토크릿의 농도별로, 저·중·고농도의 혈당을 갖는 혈액의 시간에 따른 전류량의 변화 출력파형을 각각 나타낸 그래프이다. 즉, 도 3a는 낮은 헤마토크릿(25%)을 갖는 저·중·고농도의 혈당을 갖는 혈액, 도 3b는 정상 범위의 헤마토크릿(45%)을 갖는 저·중·고농도의 혈당을 갖는 혈액, 도 3c는 높은 헤마토크릿(60%)을 갖는 저·중·고농도의 혈당을 갖는 혈액 각각에 대해 반응한 시간에 따른 전류 측정값을 도시한 것이다. 도 4는 상기 도 3에서 시간의 범위를 좁혀서 1초 이내의 시간 동안의 전류량 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다. 즉, 도 4a는 도 3a의 초기 1초간의 반응을, 도 4b는 도 3b의 초기 1초간의 반응을, 도 4c는 도 3c의 초기 1초간의 반응을 각각 도시하였다. 상기 도 3 및 도 4의 전류값의 단위는 10-5A이다. 도 4에서 보면, 헤마토크릿 값에 따라 차이가 있기는 하지만, 300msec∼700msec 사이의 구간에서 혈당 농도에 따른 전류 값의 차이가 비교적 작은 것을 관찰할 수 있다. 이 구간의 전류 값을 측정하면 흡입된 혈액 샘플에 대해 혈당 농도에 영향받지 않은 헤마토크릿 수치를 구할 수 있다. Figure 3 is a graph showing the output waveform of the change in the amount of current with time of blood having low, medium and high blood sugar concentrations for each concentration of hematocrit. That is, FIG. 3A shows blood having low, medium and high concentrations of blood sugar having low hematocrit (25%), FIG. 3B shows blood having low, medium and high concentrations of blood sugar having normal range of hematocrit (45%), and FIG. 3C Shows the current measurements over time for each blood with low, medium and high concentrations of blood with high hematocrit (60%). FIG. 4 is a graph illustrating a change in the amount of current during a time within 1 second by narrowing the range of time in FIG. 3. That is, FIG. 4A illustrates the initial 1 second response of FIG. 3A, FIG. 4B illustrates the initial 1 second response of FIG. 3B, and FIG. 4C illustrates the initial 1 second response of FIG. 3C. 3 and 4, the unit of the current value is 10 -5 A. In Figure 4, although there is a difference depending on the hematocrit value, it can be observed that the difference in the current value according to the blood glucose concentration is relatively small in the interval between 300msec to 700msec. By measuring the current value in this section, hematocrit levels that are not affected by blood glucose levels can be obtained for inhaled blood samples.

따라서 이러한 결과로부터 상기 제1전압을 인가한 후 측정한 전류 값은 헤마토크릿만이 간섭물질로서 작용한 전류 값에 해당하고, 상기 제2전압을 인가한 후 측정한 전류 값은 전체 화학반응이 완성된 후의 농도에 따른 전류 값에 해당한다고 해석할 수 있다. 결국, 상기 전류 값들의 보정으로 인하여 헤마토크릿 자체가 혈액 내 혈당측정에 오류로 작용하는 영향을 최소화할 수 있다. Therefore, the current value measured after applying the first voltage corresponds to the current value in which only hematocrit acts as an interference material, and the current value measured after applying the second voltage indicates that the entire chemical reaction is completed. It can be interpreted that it corresponds to the current value according to the subsequent concentration. As a result, the hematocrit itself can be minimized due to the correction of the current values.

본 발명은 혈당 농도에 관계없이 헤마토크릿에 의해 결정되는 시간 구간내의 전류값을 구해서, 이 값을 이용해 수식에 의해 헤마토크릿을 계산하고, 이 값은 다시 하기 헤마토크릿을 보정하기 전의 값을 보정하는 수식에 넣어져 보정을 수행한다. The present invention obtains the current value in the time interval determined by the hematocrit regardless of the blood glucose concentration, and calculates the hematocrit by the formula using this value, and this value is put into the formula for correcting the value before correcting the following hematocrit. Perform the calibration.

헤마토크릿의 값을 계산하는 식을 구하기 위해 낮은 Hct, 정상범위의 Hct, 높은 Hct를 갖는 저·중·고농도의 혈당농도를 갖는 혈액을 준비한 후 1초 이내의 전류값을 구한다. 그런 다음, y축을 Hct로 하고, x축을 전류 값으로 하여 스로프(slope)와 인터셉트(intercept)를 구하면 헤마토크릿을 계산하기 위한 수식을 얻을 수 있다. 바람직한 하나의 구체예로서, 100mg/dL, 150mg/dL, 250mg/dL의 혈당농도를 갖는 혈액을 Hct 25%, 45%, 65%로 준비한 후 500msec에서 전류 값을 구할 수 있다. 정맥혈 및 모세혈에 대해 이를 각각 수행하여 하기 수식 2와 같은 전류-헤마토크릿 관계식을 구할 수 있다. 하기 수식 2에서 미지수 m과 n은 실험에 의해 구해지는 값이고 혈당 농도의 크기에 따라 각각 다른 수식을 얻을 수 있다. In order to calculate the value of hematocrit, blood with low Hct, normal range Hct, and high Hct with low, medium and high blood sugar concentrations is prepared. Then, when the y-axis is Hct and the x-axis is the current value, the slope and the intercept are obtained to obtain a formula for calculating the hematocrit. As one preferred embodiment, blood having a blood glucose concentration of 100 mg / dL, 150 mg / dL, or 250 mg / dL may be prepared in Hct 25%, 45%, 65%, and the current value may be obtained at 500 msec. This can be done for venous blood and capillary blood, respectively, to obtain a current-hematocrit relationship as shown in Equation 2 below. In the following Equation 2, the unknown m and n are values obtained by an experiment, and different equations may be obtained according to the size of blood glucose concentration.

하기 표 1에는 표준혈액 샘플의 농도, 그에 따른 헤마토크릿의 고유값 및 500msec 시점의 전류 값이 제시되어 있다. 하기 표 1의 수치는 본 발명에서 계산된 혈당 농도, 헤마토크릿 값 및 500msec 시점의 전류 값에 대한 기준 수치가 된다. 혈당 농도의 값을 구하는 방법은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.Table 1 below shows the concentration of the standard blood sample, thus the eigenvalue of the hematocrit and the current value at 500 msec. Table 1 below is a reference value for the blood glucose concentration, hematocrit value and the current value of 500msec calculated in the present invention. The method of obtaining the value of the blood glucose concentration can be easily carried out by those skilled in the art.

Figure 112008067589939-PAT00002
Figure 112008067589939-PAT00002

(혈당농도 : mg/dL이고 전류의 단위는 10-5A이다.)(Glucose level: mg / dL and current unit is 10 -5 A.)

Figure 112008067589939-PAT00003
Figure 112008067589939-PAT00003

한편, 본 발명에서는 모세혈과 정맥혈을 구분하여 헤마토크릿을 보정하는 방법을 제시한다. 상기 500msec 시점의 전류 값(I0.5t)으로 혈액 샘플이 모세혈인지, 정맥혈인지 구별할 수 있다. 구별방법은 하기에서 설명한다. 정맥혈과 모세혈에 대한 수식 간에 Hct 값의 차이가 생기는 것은 정맥혈과 모세혈의 산소포화도의 차이 때문이다. 즉, 산소포화도가 높은 모세혈에서 Hct의 값도 높게 나온다. 본 발명에서 모세혈과 정맥혈을 구분하여 보정식을 구하는 이유는 정맥혈의 경우 생체물질의 측정값이 기준에 비하여 일반적으로 낮고, 모세혈의 경우 생체물질의 측정값이 기준에 비하여 일반적으로 높기 때문에 생체물질의 측정값을 보정함에 있어 그 차이를 반영하는데에 그 구별의 실익이 있기 때문이다. 뿐만 아니라, 기존에 사용되는 혈당측정기는 모세혈에 대한 혈당 농도를 측정하는데 초점이 맞추어져 있지만, 가정에서 쓰는 일반적인 혈당측정기를 병원에서 1차 스크린 용도로 많이 사용하고 있는 실정에서, 정맥혈에 대한 혈당 측정 상의 보정에 대한 필요성도 크기 때문에 본 발명에서 혈액의 종류에 따라 다른 보정 수식을 제공하는 것이 의미가 있는 것이다. On the other hand, the present invention provides a method for calibrating hematocrit by distinguishing capillary and venous blood. The current value (I 0.5t ) at the 500 msec time point can distinguish whether the blood sample is capillary or venous blood. The distinguishing method is described below. The difference in Hct values between the formulas for venous and capillary blood is due to the difference in oxygen saturation between venous and capillary blood. In other words, Hct value is high in capillary blood with high oxygen saturation. In the present invention, the reason for obtaining the correction formula by distinguishing capillary blood and venous blood is because the measured value of the biomaterial is generally lower than the standard in the case of venous blood, and the measured value of the biomaterial is generally higher than the reference in the case of capillary blood. This is because the distinction is in reflecting the difference in the correction of the measured value of a substance. In addition, the existing blood glucose meter is focused on measuring the blood glucose level for capillary blood, but in the situation where many home blood glucose meters are used for primary screens in hospitals, blood glucose for venous blood Since the need for calibration in measurement is also great, it is meaningful to provide different calibration formulas according to the type of blood in the present invention.

상기 전류-헤마토크릿 관계식에 의해 헤마토크릿 값을 계산한 후, 상기 헤마토크릿의 계산값을 포함한 보정식에 의해서 최종적으로 헤마토크릿에 의한 오류를 보정하게 된다. 상기 보정식은 하기 수식 3과 같다. 이때, Glc2는 헤마토크릿에 의해 생기는 오류를 보정하기 전의 혈당 측정값이고, Glc2'은 헤마토크릿에 의해 생기는 오류를 보정한 후의 혈당 값이다. 하기 수식 3에서의 γ는 상기 수식 2에 의하여 계산된 헤마토크릿 값(Hct(%))에 의한 변수이다. 단, δ는 실험조건에 따라 -10 이상 +10 이하의 범위에서 본 발명의 평균적 기술을 가진 자에 의하여 용이하게 변경될 수 있다. After calculating the hematocrit value by the current-hematocrit relationship, the error by the hematocrit is finally corrected by the correction equation including the calculated value of the hematocrit. The correction equation is as shown in Equation 3 below. At this time, Glc2 is a blood glucose measurement value before correcting an error caused by hematocrit, and Glc2 'is a blood glucose value after correcting an error caused by hematocrit. Γ in Equation 3 is a variable based on the hematocrit value Hct (%) calculated by Equation 2. However, δ can be easily changed by a person having the average technology of the present invention in the range of -10 or more and +10 or less depending on the experimental conditions.

Figure 112008067589939-PAT00004
Figure 112008067589939-PAT00004

본 발명의 하나의 측면에서, 본 발명은 헤마토크릿에 의한 보정의 수행과 함께 습도 보정을 더 포함할 수 있다. 본 발명은 습도 팩터에 의한 영향을 보정할 수 있는 수식을 제공한다. 바이오센서에서 혈당을 측정한 전류 값은 습도의 변화에 변하므로 습도에 따른 오차를 보정할 필요가 있다. 테스트 스트립은 습도가 높을수록 흐르는 전류가 높아지는 특성을 갖는다. 즉, 건조한 환경에서는 전류가 거의 0에 가까운 값이고, 습도가 높아질수록 점점 전류는 증가하게 된다. 하기 표 2에 변화된 습도에 따라 본 발명의 테스트 스트립의 전극에 흐르는 전류값이 비교되어 있다. 습도가 증가함에 따라 전류 값이 증가하는 것을 알 수 있다. In one aspect of the invention, the invention may further comprise a humidity correction with the performance of the correction by hematocrit. The present invention provides a formula capable of correcting the influence of the humidity factor. Since the current value measured by the biosensor varies with humidity, it is necessary to correct the error due to humidity. The test strip has a characteristic that the higher the humidity, the higher the current flowing. That is, in a dry environment, the current is almost close to zero, and as the humidity increases, the current increases. Table 2 compares the current values flowing through the electrodes of the test strip of the present invention according to the changed humidity. As the humidity increases, the current value increases.

Figure 112008067589939-PAT00005
Figure 112008067589939-PAT00005

상기 습도 보정은 헤마토크릿 보정 후에 할 수도 있고 보정 전에도 할 수 있으며 그 보정 순서는 상관없다. 다만, 헤마토크릿 보정 전에 할 경우에는 습도보정 후의 혈당 측정값을 이용해서 헤마토크릿 보정을 할 수 있다. 예를 들면, 상기 수식 3의 헤마토크릿 보정 전 측정값에 상기 습도 보정 후의 혈당 측정값을 대입하여 헤마토크릿 보정을 할 수 있다. The humidity correction may be performed after hematocrit correction or before correction, and the order of correction is irrelevant. However, when the hematocrit is corrected before, the hematocrit can be corrected using the blood glucose measurement value after the humidity correction. For example, hematocrit correction may be performed by substituting the blood glucose measurement value after the humidity correction into the measurement value before the hematocrit correction of Equation 3 above.

습도 보정 방법은 전압발생장치(12)가 테스트 스트립(10)에 전압을 인가하고, 상기 테스트 스트립(10)을 통과하여 발생된 전류를 전압으로 변환하고, 상기 변환된 전압을 A/D 컨버터(13)로 디지털 변환한 후 미리 저장된 하기 수식 4에 따라 MCU(16)에 의해 습도를 계산하고, 계산된 습도에 따라 하기 수식 5에 따라 혈당 측정값을 보정하는 단계로 이루어진다. In the humidity correction method, the voltage generator 12 applies a voltage to the test strip 10, converts a current generated through the test strip 10 into a voltage, and converts the converted voltage into an A / D converter. 13) after the digital conversion, the humidity is calculated by the MCU 16 according to Equation 4 below stored in advance, and the blood glucose measurement value is corrected according to Equation 5 according to the calculated humidity.

Figure 112008067589939-PAT00006
Figure 112008067589939-PAT00006

Figure 112008067589939-PAT00007
Figure 112008067589939-PAT00007

상기 수식 4에서 x 및 y는 실험에 의해 구해지는 미지수이다. 상기 수식 5에서 Glc1는 습도를 보정하기 전의 혈당 측정값이고, Glc1'는 습도를 보정한 후의 혈당 값이다. 상기 수식 5에서 α는 상기 수식 4에 의하여 계산된 습도(Humidity(%))에 의한 변수이다. 단, β는 실험조건에 따라 -10 이상 +10 이하의 범위에서 본 발명의 평균적 기술을 가진 자에 의하여 용이하게 변경될 수 있다. In Equation 4, x and y are unknowns obtained by experiments. In Equation 5, Glc1 is a blood glucose measurement value before correcting humidity, and Glc1 'is a blood sugar value after correcting humidity. In Equation 5, α is a variable based on humidity (%) calculated by Equation 4. However, β can be easily changed by a person having an average technology of the present invention in the range of -10 or more and +10 or less depending on the experimental conditions.

상기에 기술한 본 발명의 보정방법에 의해 최종 보정된 혈당 값은 바이오센서의 LCD(18)에 표시되고, 메모리(11)에 저장되며, 그 후에 사용된 테스트 스트립이 측정 장치로부터 분리되었는가를 검사하고 스트립이 제거되었으면 모든 루틴(routine)을 종료한다.The blood glucose value finally corrected by the above-described calibration method of the present invention is displayed on the LCD 18 of the biosensor, stored in the memory 11, and then examined whether the test strip used is separated from the measuring device. If the strip has been removed, exit all routines.

본 발명의 다른 측면으로서 본 발명은 상기 알고리즘을 이용한 보정방법을 채용한 생체물질 측정장치를 제공한다. 도 6은 본 발명의 한 구체예에 따른 테스트 스트립이 삽입된 바이오센서이다. 테스트 스트립(10)에 혈액이 흡입되면 효소와 반응하여 생체물질 측정 장치(20)는 혈당을 측정하게 된다. 상기 측정된 혈당의 측정값은 LCD(18)를 통하여 표시되고, 사용자는 스위치(202)를 조절하여 측정된 메모리를 다시 보거나, 코드를 맞추게 된다.As another aspect of the present invention, the present invention provides a biomaterial measuring apparatus employing a correction method using the above algorithm. 6 is a biosensor with a test strip inserted according to an embodiment of the present invention. When blood is inhaled in the test strip 10, the biomaterial measuring device 20 measures blood glucose by reacting with an enzyme. The measured blood glucose value is displayed through the LCD 18, and the user adjusts the switch 202 to view the measured memory again or to set the code.

상기 설명한 방법으로 구한 본 발명의 보정 수식은 다양한 테스트 스트립에 적용할 수 있다. 테스트 스트립에 따라 다른 미지수를 갖는 보정 수식을 얻을 수 있으나, 보정 수식을 얻는 방법은 동일하게 적용될 수 있다. 본 발명에 따라 보정할 경우 추가적인 장비를 설치하거나 보정제를 첨가할 필요없이 경제적이면서도 장시간 안정성을 갖고도 정확한 혈당값을 얻을 수 있다. The correction formula of the present invention obtained by the method described above can be applied to various test strips. According to the test strip, a correction equation having different unknowns may be obtained, but the method of obtaining the correction equation may be equally applied. When calibrating according to the present invention, it is possible to obtain accurate blood sugar values with economical and long-term stability without the need for installing additional equipment or adding a calibrator.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. The invention can be better understood by the following examples, which are intended for the purpose of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

실시예Example

혈액이 들어오면 작업전극과 기준전극 사이에 50mV를 인가하고, 500msec 후에 U2C번 OP-AMP의 8번 핀을 A/D 컨버터로 하여 전압값을 읽고, 이 후 1.5초간 작업전극과 기준전극 사이에 전압을 인가하지 않고, 1.5초 후에 작동전극에 300mV의 전압을 인가하였다. 그 후 3초 후에 테스트 스트립에 흐르는 전류를 측정하였고, 측정된 전류를 이용해 내장된 하기 수식들에 의해 보정된 혈당값을 계산하였다. When blood enters, apply 50mV between working electrode and reference electrode, and after 500msec, read the voltage value using pin 8 of U2C OP-AMP as an A / D converter, and after that, between the working electrode and reference electrode for 1.5 seconds. A voltage of 300 mV was applied to the working electrode after 1.5 seconds without applying a voltage. After 3 seconds, the current flowing through the test strip was measured, and the measured blood glucose value was calculated by using the following formulas.

정맥혈의 헤마토크릿 계산식 구하기 Get hematocrit calculation of venous blood

상기 표 1에 근거하여 반복된 실험을 통해 정맥혈의 헤마토크릿을 계산하는 식을 구하였다. 정맥혈에 대해 100mg/dL, 150mg/dL, 250mg/dL의 혈당농도를 갖는 혈액을 Hct 25%, 45%, 65%로 준비한 후 500msec에서 전류 값을 구하면 하기의 표 3과 같다. Based on Table 1, a formula for calculating hematocrit of venous blood was obtained through repeated experiments. 100 mg / dL, 150 mg / dL, and 250 mg / dL of blood having a blood glucose concentration of 25%, 45%, and 65% of venous blood were prepared at 500 msec.

Hct 25%Hct 25% Hct 45%Hct 45% Hct 65%Hct 65% 100mg/dL100mg / dL 107107 84.284.2 61.561.5 150mg/dL150 mg / dL 114.56114.56 91.191.1 67.667.6 250mg/dL250 mg / dL 124.5124.5 93.493.4 62.262.2

(전류의 단위는 10-5A임.)(The unit of current is 10 -5 A.)

이에 y축을 Hct로 하고, x축을 전류 값으로 하여 스로프(slope)와 인터셉트(intercept)를 구하여 정맥혈의 헤마토크릿을 계산하기 위한 하기 수식 6 내지 8과 같은 수식을 얻었다.The y-axis was Hct, the x-axis was the current value, and a slope and intercept were obtained, and the following formulas 6 to 8 were calculated to calculate hematocrit of venous blood.

Figure 112008067589939-PAT00008
Figure 112008067589939-PAT00008

모세혈의 헤마토크릿 계산식 구하기 Get Hematocrit for Capillary Blood

상기 표 1에 근거하여 반복된 실험을 통해 모세혈의 헤마토크릿을 계산하는 식을 구하였다. 100mg/dL, 150mg/dL, 및 250mg/dL의 혈당농도를 갖는 혈액을 Hct 25%, 45%, 및 65%로 준비한 후 500msec에서 전류값을 구하면 하기 표 4와 같다.Based on Table 1, a formula for calculating hematocrit of capillary blood was obtained through repeated experiments. Blood having a blood glucose concentration of 100 mg / dL, 150 mg / dL, and 250 mg / dL was prepared in Hct 25%, 45%, and 65%, and the current value was obtained at 500 msec.

Hct 25%Hct 25% Hct 45%Hct 45% Hct 65%Hct 65% 100mg/dL100 mg / dL 180.93180.93 158.2158.2 135.4135.4 150mg/dL150 mg / dL 190.3190.3 166.8166.8 143.3143.3 250mg/dL250 mg / dL 225.6225.6 194.5194.5 163.4163.4

(전류의 단위는 10-5A임.)(The unit of current is 10 -5 A.)

이에 y축을 Hct로 하고, x축을 전류값으로 하여 스로프(slope)와 인터셉트(intercept)를 구하여 모세혈의 헤마토크릿을 계산하기 위한 하기 수식 9 내지 11과 같은 수식을 얻었다. The y-axis was Hct, the x-axis was the current value, and a slope and an intercept were obtained to obtain a formula such as the following formulas 9 to 11 for calculating capillary hematocrit.

Figure 112008067589939-PAT00009
Figure 112008067589939-PAT00009

전류값으로부터 모세혈과 정맥혈 구별하기Distinguishing Capillary and Venous Blood from Current Values

상기 500msec 시점의 전류 값(I0.5t)으로 혈액 샘플이 모세혈인지, 정맥혈인지 구별할 수 있다. 상기 수식들에서, 500msec 시점의 전류 값(I0.5t)이 160보다 큰 경우 흡입된 샘플을 모세혈로 판단할 수 있다. 또한, 500msec 시점의 전류 값이 160보다 작은 경우 흡입된 샘플을 정맥혈로 판단할 수 있다. 왜냐하면, 상기 수식 6 내지 8의 경우 전류 값이 모두 160의 값이라면 헤마토크릿은 5보다 작은 값을 갖는데, 이러한 값은 현실적으로 불가능한 값이므로 정맥혈이 아무리 낮은 헤마토크릿 수치를 갖는다 하더라도 흡입된 샘플이 모세혈로 판단될 위험은 없기 때문이다. The current value (I 0.5t ) at the 500 msec time point can distinguish whether the blood sample is capillary or venous blood. In the above equations, when the current value I 0.5t at 500 msec is greater than 160, the inhaled sample may be determined as capillary blood. In addition, when the current value at 500msec time is less than 160, the inhaled sample may be determined as venous blood. Because, in the case of Equations 6 to 8, if the current value is all 160, the hematocrit is smaller than 5, and since such a value is not practically possible, even if the venous blood has a low hematocrit level, the inhaled sample may be judged as capillary blood. There is no danger.

최종 혈당 보정값 구하기Obtaining Your Final Glucose Correction

혈당 농도에 관계없이 헤마토크릿에 의해 결정되는 시간 구간내의 전류값을 구해서, 이 값을 모세혈인지 정맥혈인지를 구별하여 수식 6 내지 11에 넣어 헤마토크릿을 계산하였고, 이 값은 다시 하기 수식 3에 제시된 헤마토크릿의 보정 수식에 넣어졌다. The hematocrit was calculated by calculating the current value within the time interval determined by the hematocrit regardless of the blood glucose concentration, and putting the value into Equations 6 to 11 to distinguish between capillary and venous blood. The correction formula was put in.

Figure 112008067589939-PAT00010
Figure 112008067589939-PAT00010

습도 보정식Humidity Correction

습도 보정의 계수는 상기 표 2에 근거하여 반복된 실험에 의해 구하였다. 테스트 스트립에서 인지하는 습도는 변질되지 않은 스트립에 혈액 샘플이 인가되지 않았을 때의 전류를 구하여 하기 수식 12의 전류-습도 관계식에 의해 계산할 수 있고 이 값을 이용하여 혈당 측정값을 하기 수식 5에 의해서 보정할 수 있다. The coefficient of humidity correction was obtained by repeated experiments based on Table 2 above. The humidity perceived in the test strip can be calculated by calculating the current when a blood sample is not applied to the strip which is not altered, by using the current-humidity relation of Equation 12 below. You can correct it.

Figure 112008067589939-PAT00011
Figure 112008067589939-PAT00011

Figure 112008067589939-PAT00012
Figure 112008067589939-PAT00012

도 5는 상기 수식들에 의한 본 발명의 보정효과를 나타내는 것으로 헤마토크릿의 영향을 보정하기 전과 보정한 후의 혈당값의 분포도를 나타낸 그래프이다. 도 5a는 상기 보정방법을 사용하여 보정하기 전의 기준 혈당 값에 대한 전류 측정값의 상관관계 그래프이고, 도 5b는 상기 보정방법을 사용하여 보정한 후의 기준 혈당 값에 대한 전류 측정값을 나타낸 그래프이다. 도 5a에서 보듯이 100mg/dL에서의 전류 값은 약 9 내지 13㎂이고, 210mg/dL에서의 전류 값은 약 17 내지 23㎂이고, 300mg/dL에서의 전류 값은 약 24 내지 34㎂로 기준 혈당 값이 증가함에 따라 전류 값의 편차가 증가함을 알 수 있다. 이와 달리, 도 5b에서는 도 5a에 비하여 기준 혈당 값의 증가와 관계없이 편차가 거의 없다는 것을 알 수 있다.5 is a graph showing the distribution effect of the blood glucose value before and after correcting the effect of hematocrit, showing the correction effect of the present invention by the above formulas. FIG. 5A is a graph showing correlations of current measurement values with reference blood glucose values before correction using the correction method, and FIG. 5B is a graph showing current measurement values with reference blood glucose values after correction using the correction method. . As shown in FIG. 5A, the current value at 100 mg / dL is about 9 to 13 mA, the current value at 210 mg / dL is about 17 to 23 mA, and the current value at 300 mg / dL is about 24 to 34 mA. It can be seen that as the blood glucose value increases, the deviation of the current value increases. In contrast, in FIG. 5B, there is almost no variation regardless of an increase in the reference blood glucose value in comparison with FIG. 5A.

상기 도 5a 및 도 5b의 결과로부터 확인할 수 있듯이, 본 발명에서 제공하는 헤마토크릿에 의한 측정값의 오차를 보정할 수 있는 수식 및 보정방법은 바이오센서에서 측정되는 혈당 농도값을 보정하여 보다 정확한 수치를 제공한다. As can be seen from the results of Figures 5a and 5b, the formula and correction method that can correct the error of the measured value by the hematocrit provided by the present invention to correct the blood glucose concentration value measured by the biosensor to obtain a more accurate value to provide.

본 발명은 전기화학적 테스트 스트립에 흐르는 출력 전류량의 변화를 분석하여 전류와 헤마토크릿 수치와의 상관관계를 규명하여 헤마토크릿에 의한 측정값의 오차를 보정할 수 있는 수식을 제공하고, 혈액 샘플이 모세혈인지 정맥혈인지를 구분하고 혈액 종류에 따라 다른 수식을 제공하여 정확한 혈당 농도를 측정할 수 있는 방법을 제공하며, 이러한 알고리즘을 이용한 보정방법은 기존의 테스트 스트립을 그대로 이용할 수 있어 정확성, 안정성 및 경제성을 확보할 수 있는 발명의 효과를 갖는다. The present invention analyzes the change in the amount of output current flowing through the electrochemical test strip to determine the correlation between the current and the hematocrit value to provide a formula that can correct the error of the measured value by the hematocrit, and whether the blood sample is capillary It provides a method to measure blood glucose level by distinguishing venous blood and providing different formulas according to the blood type.The calibration method using this algorithm can use the existing test strips as it is, ensuring accuracy, stability and economy. It has the effect of the invention which can be done.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

Claims (12)

(a) 테스트 스트립(10)에 혈액 샘플이 흡입되면 전압발생장치(12)가 제1전압을 테스트 스트립(10)에 인가하고, MCU(Micro Controller Unit)(16)에 의해 상기 제1전압이 인가된 시간으로부터 1초 이내의 전류값을 구하고, 이를 이용하여 헤마토크릿 값(Hct(%))을 계산하는 단계;(a) When a blood sample is sucked into the test strip 10, the voltage generator 12 applies the first voltage to the test strip 10, and the first voltage is applied by the microcontroller unit 16. Obtaining a current value within 1 second from an applied time, and calculating a hematocrit value Hct (%) using the current value; (b) 상기 헤마토크릿 값을 계산한 후 상기 전압발생장치(12)는 제2전압을 상기 테스트 스트립(10)에 인가하고, MCU(16)에 의해 상기 제2전압이 인가된 시간 중 소정 시간 이내의 전류값을 구하고, 이를 이용하여 혈당 농도를 계산하는 단계: 및(b) After calculating the hematocrit value, the voltage generator 12 applies a second voltage to the test strip 10, and within a predetermined time of the time when the second voltage is applied by the MCU 16. Obtaining a current value of and calculating blood glucose levels using the same; and (c) (b)단계에서 계산된 혈당 농도를 (a)단계에서 계산된 헤마토크릿 값을 이용하여 보정하는 단계;(c) correcting the blood glucose concentration calculated in step (b) using the hematocrit value calculated in step (a); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법.Correction method of the biosensor measurement result error, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서, 상기 제1전압은 10∼150㎷이고, 상기 제2전압은 250∼350㎷인 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법.The method of claim 1, wherein the first voltage is 10 to 150 kV and the second voltage is 250 to 350 kV. 제1항에 있어서, 상기 1초 이내의 전류값은 450 내지 530msec 이내의 전류값인 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법.The method of claim 1, wherein the current value within 1 second is a current value within 450 to 530 msec. 제1항에 있어서, 상기 헤마토크릿 값을 계산하는 단계(a)에서 하기 수식 2를 이용하여 헤마토크릿을 계산하며, 하기 수식 2는 낮은 Hct, 정상범위의 Hct, 높은 Hct를 갖는 저·중·고농도의 혈당농도를 갖는 혈액을 준비한 후 그 혈액에 대해 500msec에서의 전류값을 구한 다음 x축을 전류 값으로, y축을 Hct로 하여 스로프(slope)와 인터셉트(intercept)를 구해서 얻은 것임을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법:The method according to claim 1, wherein the hematocrit is calculated using the following Equation 2 in the step (a) of calculating the hematocrit value, wherein Equation 2 is a low, medium, or high concentration having a low Hct, a normal range of Hct, and a high Hct. After preparing blood with blood glucose concentration, the current value at 500msec was obtained for the blood, and the x-axis as the current value and the y-axis as Hct were obtained by obtaining a slope and an intercept. Correction of result error:
Figure 112008067589939-PAT00013
Figure 112008067589939-PAT00013
 제4항에 있어서, 상기 보정하는 단계(c)는 하기 수식 3에 의해 보정하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법:5. The method of claim 4, wherein the correcting (c) is corrected by Equation 3 below:
Figure 112008067589939-PAT00014
.
Figure 112008067589939-PAT00014
. 제1항에 있어서, 상기 헤마토크릿 값을 계산하는 단계(a)에서 상기 혈액이 정맥혈이고, 상기 (b)에서 구한 혈당 농도가 1 이상 150 미만이면 하기 수식 6을, 혈당 농도가 150 이상 250 미만이면 하기 수식 7을, 혈당 농도가 250 이상이면 하기 수식 8을 각각 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법:The method according to claim 1, wherein in the step (a) of calculating the hematocrit value, the blood is venous blood, and if the blood glucose concentration obtained in (b) is 1 or more and less than 150, the following formula 6, and the blood sugar concentration is 150 or more and less than 250 A method for correcting a biosensor measurement result error, which is calculated by using Equation 7 below when the blood sugar level is 250 or more, respectively:
Figure 112008067589939-PAT00015
Figure 112008067589939-PAT00015
 제1항에 있어서, 상기 헤마토크릿 값을 계산하는 단계(a)에서 상기 혈액이 모세혈이고, 상기 (b)에서 구한 혈당 농도가 1 이상 150 미만이면 하기 수식 9를, 혈당 농도가 150 이상 250 미만이면 하기 수식 10을, 혈당 농도가 250 이상이면 하기 수식 11을 각각 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법:The method according to claim 1, wherein in the step (a) of calculating the hematocrit value, the blood is capillary, and if the blood glucose concentration obtained in (b) is 1 or more and less than 150, the following formula 9 is used, and the blood sugar concentration is 150 or more and less than 250 In the following formula 10, if the blood glucose concentration is 250 or more, the method of correcting the biosensor measurement result error, characterized in that using the following formula 11, respectively:
Figure 112008067589939-PAT00016
Figure 112008067589939-PAT00016
 제1항에 있어서, 상기 헤마토크릿 값을 계산하는 단계(a)는 상기 혈액이 정맥혈인지 모세혈인지를 구분하는 방법으로서 500msec 시점의 전류값(I0.5t)이 160보다 큰 경우 흡입된 혈액을 모세혈로 구분하고, 상기 I0.5t가 160보다 작은 경우 흡입된 혈액을 정맥혈로 구분하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법.The method of claim 1, wherein the calculating of the hematocrit value (a) is a method of distinguishing whether the blood is venous blood or capillary blood. When the current value (I 0.5t ) at a time point of 500 msec is greater than 160, capillary blood is inhaled. And dividing the inhaled blood into venous blood when the I 0.5t is less than 160. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 보정하는 단계(c)는 하기 수식 3에 의해 보정하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법:The method of claim 6 or 7, wherein the correcting step (c) is corrected by Equation 3 below.
Figure 112008067589939-PAT00017
.
Figure 112008067589939-PAT00017
. 제1항에 있어서, 상기 혈액 샘플이 흡입되기 전에 전압발생장치(12)는 테스트 스트립(10)에 전압을 인가하고, 상기 테스트 스트립(10)을 통과하여 발생된 전류를 전압으로 변환하고, 상기 변환된 전압을 A/D 컨버터(13)로 디지털 변환한 후 MCU(16)에 의해 습도를 계산하고, 계산된 습도에 따라 혈당 측정값을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법.The method of claim 1, wherein the voltage generator 12 applies a voltage to the test strip 10 before converting the blood sample, converts the current generated through the test strip 10 into a voltage, and And converting the converted voltage into the A / D converter 13 and calculating humidity by the MCU 16, and correcting the blood glucose measurement value according to the calculated humidity. How to correct result errors. 제10항에 있어서, 상기 습도를 계산하는 단계는 전류-습도 함수인 하기 수식 12에 의하고, 상기 계산된 습도에 따라 혈당 측정값을 보정하는 단계는 하기 수식 5에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정결과 오류의 보정방법:The biometric method of claim 10, wherein the calculating of the humidity is performed according to Equation 12, which is a current-humidity function, and correcting a blood glucose measurement value according to the calculated humidity, is calculated by Equation 5 below. Correction of sensor measurement error:
Figure 112008067589939-PAT00018
Figure 112008067589939-PAT00018
Figure 112008067589939-PAT00019
.
Figure 112008067589939-PAT00019
. 혈당을 측정하기 위한 테스트 스트립(10);A test strip 10 for measuring blood sugar; 전압을 발생시키는 전압발생장치(12);A voltage generator 12 for generating a voltage; 측정된 전압의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 컨버터(13);An A / D converter 13 for converting the analog value of the measured voltage into a digital value; A/D 컨버터(13)를 제어하고, 혈액이 테스트 스트립(10)에 흡입되었는지 판별하는 혈액인지장치(15);A blood recognition device 15 that controls the A / D converter 13 and determines whether blood is drawn into the test strip 10; A/D 컨버터(13)의 전압 값을 읽고 전류 값으로 변환하여 그 값에 대해 제5항에 따른 보정을 수행하는 프로그램을 저장, 제어 및 연산하는 MCU(16);An MCU 16 for reading, converting a voltage value of the A / D converter 13 into a current value, and storing, controlling and calculating a program for performing correction according to claim 5 on the value; 상기 전압발생장치(12) 및 MCU(16)로 하여금 일정 시간 내에 A/D 컨버터(13)의 값을 읽게 하는 타임회로(14);A time circuit (14) for causing the voltage generator (12) and the MCU (16) to read the value of the A / D converter (13) within a predetermined time; 보정된 혈당 값을 표시하는 LCD(18); 및An LCD 18 displaying the corrected blood glucose value; And LCD(18)에 표시된 혈당 값을 저장하는 메모리(11);A memory 11 for storing a blood sugar value displayed on the LCD 18; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오센서.Biosensor, characterized in that consisting of.
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